混凝法去除校园污水中常见污染物的试验研究

曾力卜，王浩宇，黄周满

（武昌理工学院，湖北武汉 430223）

高校作为人才的培养基地，在日常生活和工作中，对水资源的利用较为频繁。相比城镇生活污水来说，校园生活污水的污染程度较低，排放规律性较强，处理起来也相对简单。絮凝法作为生活污水预处理或中间处理的手段，其工作原理是投加混凝剂后，悬浮物胶体及分散颗粒在分子力的相互作用下生成絮状体，并在沉降过程中相互碰撞凝聚，其尺寸、质量和沉速不断增大而最终沉淀于底部，被净水构筑物除去[1]。本文通过正交试验，在最佳混凝条件下，对常用混凝剂PAC、PFS、PSAF进行最佳投加量的确定，并在传统混凝基础上，往水中投入磁种Fe3O4，形成以磁种为磁性媒介的晶核，促进共沉淀[2]，并测定其最佳投加量。

1 试验材料及方法

1.1 试验水样

试验所取水样来源于武汉某高校污水处理厂曝气池，其水质指标见表1。

表1 水质情况

1.2 试验方法

1.2.1 搅拌操作条件

搅拌所用仪器为TJ6系列程控混凝试验搅拌仪，混凝条件：加药后快速搅拌30 s，转速约为400 r/min；其后中速搅拌3 min，转速为250 r/min；最后慢速搅拌10 min，转速为100 r/min。

1.2.2 试验方法

试验所用混凝剂分别为PAC、PAC+PAM、PFS+PAM、PSAF+PAM、（PAC+Fe3O4）+PAM。 本试验采用同一批次水样进行分析，在温度、搅拌速度和时间相同的条件下，将试验分为5组，每组6个投加量递增试验。把污水的浊度、COD和TP的去除率作为考察指标，确定所用絮凝剂的最佳投加量。

1.2.3 试验步骤

分别取1 L污水，放入6只烧杯中，按照先加混凝剂后加助凝剂的顺序，按浓度梯度，依次往烧杯中投加药剂，待混凝搅拌试验完成，将烧杯静置30 min后，取上清液进行水质分析。

2 结果与分析

不同混凝剂投加量的试验结果见表2。为了对表中数据进行更直观的比较，可以参看图1～图3。由图1可以看出，在相同混凝条件下，絮凝剂对浊度的去除率随投加量的增加而增大。对于PAC、PAC+PAM这两种复配方式，在投加量增至120 mg/L时，去除率趋于稳定，波动幅度不大。而另外三种复配方式，投加量需增加到140 mg/L左右才能达到最佳状态，且5种复配形式的絮凝剂，在最佳投加量下，对污水中浊度的去除率均达到90%以上，去除效率由低到高依次为（PAC+Fe3O4）+PAM＜ PSAF+PAM＜ PFS+PAM＜PAC＜PAC+PAM。由图2可见，所有絮凝剂对污水中COD的去除效果都较低，均在60%左右浮动，去除效果最好的也只是PAC+PAM的71.2%。而当投加量超过絮凝剂的最佳投加量时，絮凝剂对COD的去除率不增反减，可能因为絮体间架桥作用所必需的粒子，表面吸附活性点被絮凝剂所包裹，使得絮凝剂颗粒间的吸附架桥作用变得困难，导致去除率降低[3]。参看图3，絮凝剂对TP的去除效果维持在一个很高的水平，且随着投加量的增加呈增加趋势，在最佳投加量下，对水中TP去除率可达到95%以上。在相同混凝条件下，含铁盐的絮凝剂，类似PFS、PSAF除磷效果优于其它絮凝剂，而较高的去除率可用化学除磷机理解释[4]。

表2 混凝剂在不同投加量下对污染物的去除效果（%）

图1 混凝剂在不同投加量下对浊度的去除率

图2 混凝剂在不同投加量下对COD的去除率

图3 混凝剂在不同投加量下对TP的去除率

综上所述，可得出PAC、PAC+PAM这两种复配方式，在投加量为（120+2.4）mg/L时，对水中TP、COD和浊度的去除率达到最佳；而当投加量为（140+2.8）mg/L时，PFS+PAM、PSAF+PAM、（PAC+Fe3O4）+PAM这三种复配方式对污水中三种指标的去除率达到最大。

3 结语

目前，我国主要依靠生物膜法处理生活污水，但因其能耗大、投资高等缺点加重了污水处理厂的运行负荷，絮凝法相对生物膜法来说，其操作简单、运行费用低、投资少而具有良好的经济效益。并且当前混凝剂正朝着复合化、高分子化和多功能化的方向发展[5]，这为广大环保工作者提供了良好的研究前景。因此，就目前絮凝法在我国污水处理中的应用，得出以下结论：

（1）校园污水中溶解性COD比例越小，混凝剂达到最佳去除率的投加量越少，COD去除率越高。

（2）校园污水中有机物浓度含量较低，采用混凝法强化处理，可以使出水满足一级或二级排放标准，其运行费用也远低于常规活性污泥法处理工艺。对我国许多南方城市而言，其城市污水的实际进水浓度远低于设计值，宜采用该工艺[6]。

（3）从理论上来说，最佳的混凝剂投入量是在混凝沉淀后净水浊度达到最低，胶体的滴定电荷和电位值都接近0，但是这种情况会造成成本增加，达不到期望中的收益，出于成本考虑，在实际的生产过程中，最佳的混凝剂投入量通常是在净化后水质达到国家的有关标准并使混凝剂投入量最低[7]。